據環保部衛星遙感監測結果顯示，12月19日，京津冀及周邊地區灰霾面積爲56萬平方公里，20日擴大至66萬平方公里，重霾（重霾就是空氣相對溼度小於等於80%，且能見度小於2公里）面積由36萬平方公里擴大至47萬平方公里。
北京市總面積約1.64萬平方公里，按此計算，本輪霧霾的面積約有40個北京大。
截至目前，京津冀及周邊地區70個地級及以上城市中，保定、濮陽、德州、新鄉、聊城空氣質量爲嚴重污染，鶴壁、菏澤、焦作、北京等34個城市爲重度污染，重污染影響程度和範圍均有所增加。
據專家分析，本次重污染過程，範圍比本月前兩次大，空氣溼度比前兩次低；持續時間預計在5天，與前兩次相當；污染峯值濃度預計略低於12月初的重污染過程，但與12月7至10日重污染過程相當。
12月20日下午，環保部繼續組織開展聯合會商，分析研判趨勢，研討對策措施，部署應急應對工作。
會商研判結果表明，21日至22日，京津冀及周邊地區重污染影響範圍維持在河北中南部、山東西部和河南北部；預計污染最嚴重地區可能出現在衡水、邯鄲、德州、聊城、濮陽一線；北京市污染程度將有所加重，處於重度至嚴重污染水平。23日至25日，預計重污染過程自北向南逐步緩解，北京市空氣質量明顯好轉。
此次重污染相關城市先後啓動預警響應。北京、邯鄲、廊坊爲紅色預警，天津、衡水、德州、濮陽等14個城市爲橙色預警，淄博、開封、瀋陽等12個城市爲黃色預警，秦皇島等4個城市爲藍色預警。
重污染天氣成因分析專家組表示，受厄爾尼諾現象影響，今年11月份以來，北京及周邊地區風速平均約1.9米/秒，較常年同期偏少5%；空氣相對溼度有較大增加，較常年同期高21%；逆溫層偏低，最低在200米左右，遠遠低於正常1000-1500米的高度，使得大氣擴散條件變差。與此同時，冬季大量原煤散燒及機動車、工業污染物大量排放，區域性污染負荷仍然很大。這些情況導致北京及周邊地區重污染天氣頻次和天數明顯增多。
